Wiki

UART序列埠通訊

更新於 2023-12-30約 4 分鐘閱讀

本文由簡體中文內容確定性轉換，並受版本化術語表保護。

1.Linux 序列埠通訊

序列埠通訊是機器人和嵌入式專案中最常見的底層通訊方式之一。

在實際專案中，上位機經常需要通過序列埠和 STM32、ESP32、Arduino、感測器模組、除錯板等裝置進行資料互動。例如：

序列埠通訊的特點是簡單、通用、成本低，特別適合上位機和微控制器之間的點對點通訊。

序列埠通訊通常指 UART 通訊。在 Linux 上，常見的 USB 轉序列埠裝置會被識別為類似下面的裝置檔案：

/dev/ttyUSB0
/dev/ttyUSB1
/dev/ttyACM0

程式只需要開啟對應的裝置檔案，並設定好波特率、資料位、停止位、校驗位等引數，就可以進行資料收發。

常見引數包括：

在機器人專案中，序列埠通常不會只發送普通字串，而是會設計自己的二進位制通訊協議，例如幀頭、長度、命令字、資料區、CRC 校驗等。

Linux 下使用序列埠通訊有多種方案，常見的包括：

這些庫本質上都是為了完成序列埠的開啟、配置、讀取和寫入，只是封裝層次不同。

本教程建議優先選擇：

boost::asio

原因是：

推薦的工程結構是：

上层项目：ROS 2 / OpenCV / Qt / 普通 C++ 程序
        ↓
自己封装的 SerialDriver 类
        ↓
boost::asio
        ↓
/dev/ttyUSB0
        ↓
STM32 / ESP32 / 传感器

學習 Linux 序列埠通訊，並不代表不用 ROS 2。

在 ROS 2 專案中，可以將序列埠通訊封裝成一個普通 C++ 類，然後在 ROS 2 節點或 ros2_control hardware_interface 中呼叫它。

例如：

ros2_control controller
        ↓
hardware_interface
        ↓
自己封装的 SerialDriver
        ↓
boost::asio
        ↓
STM32

這樣做的好處是，序列埠通訊程式碼不會和 ROS 2 強繫結。以後即使寫 OpenCV 專案、Qt 上位機或者普通 C++ 除錯程式，也可以繼續複用同一套序列埠 driver。

學習完本章後，應該能夠掌握：